随着社会的快速发展和人民健康生活水平的逐步提高,当今人口老龄化及各种意外伤害等问题引发的下肢运动功能障碍人数不断攀升,严重影响了患者的日常生活与工作。目前,由于人工或传统下肢康复设备的局限性,使得下肢康复机器人的研发和使用日益增多。与此同时,伴随着科学技术的不断突破,下肢康复机器人种类与功能更加多元化,与传统康复设备相比,为患者提供了优越而全面的康复训练,缓解了康复师繁重的训练任务。下肢外骨骼康复机器人不仅可以帮助下肢运动障碍和年老体弱行动不便的人实现正常人的行走,提升生活质量,还为我国康复医疗保障体系的发展起到了积极的促进作用。现今,智能化的下肢外骨骼康复机器人替代传统康复设备成为了康复领域的研究热点。然而,现有的下肢外骨骼康复机器人仍有诸多问题需要改善,如笨重的外骨骼康复设备、固定而单一的康复训练模式、关节外骨骼结构人体仿生特征缺乏以及人机步态康复训练运动不协调等。上述问题的出现不仅影响了患者的康复效率,甚至更糟糕的会造成患者出现二次损伤。因此,本文针对目前下肢外骨骼康复机器人研究中存在的共性问题,从下肢外骨骼康复机器人结构设计、动态稳定性及步态规划等方面展开研究,论文主要研究内容如下:（1）针对下肢运动障碍患者的康复训练问题,基于人体下肢生理学结构及人体步态运动机理,分析研究人体下肢髋、膝和踝关节的主要组成及运动范围。基于三维动作捕捉系统与CGA（Clinical Gait Analysis）步态数据相结合方法,确定下肢外骨骼康复机器人自由度及主被动关节结构。提出一种拟人化多自由度下肢外骨骼结构设计方法,并对主动髋关节、膝关节及被动踝关节进行详细研究,完成下肢外骨骼康复机器人的整体构型设计。（2）在拟人化构型设计的基础上,提出一种拟人化髋关节腰部外骨骼结构。外骨骼结构采用主被动自由度设计形式,通过伺服电机主动驱动髋关节屈曲/伸展自由度实现人体步态运动。为了让患者舒适而安全的实现康复训练,将髋关节内旋/外旋自由度与腰部旋转轴相互配合运动以实现外骨骼“拟人化”设计,提高髋关节内外旋转轴的运动灵活性,增强外骨骼结构运动与人体髋关节腰部运动的贴合度。基于交叉四连杆机构与人体膝关节结构相似的多轴心运动特性,提出一种基于交叉四连杆机构的仿生人造膝关节外骨骼结构。采用交叉四连杆机构模拟人体膝关节内部十字韧带瞬时旋转中心运动,伺服电机驱动伸缩杆以模拟人体大腿肌带动膝关节外骨骼运动,辅助的限位锁止结构模拟膝关节髌骨,防止膝关节外骨骼过伸运动。在此基础上,本文踝关节外骨骼结构采用被动背屈/跎屈自由度与内翻/外翻自由度串联的连接方式,设计同人体踝关节运动自由度同轴线的踝关节外骨骼结构自由度,并装配与人体脚筋相似运动特性的弹性元件,以提高外骨骼落地时的缓冲力。（3）针对下肢外骨骼康复机器人结构适用性问题,基于D-H运动学方法建立下肢外骨骼康复机器人站立时三维基础面与步行时矢状面的运动学模型,分析并计算摆动腿末端坐标系的齐次变换矩阵。其次,运用拉格朗日动力学方程建立下肢外骨骼康复机器人的动力学模型,根据人体步态周期运动阶段建立单腿支撑相、双腿支撑相以及双腿支撑一腿冗余相三种不同阶段的外骨骼动力学模型。最后,通过仿真分析验证下肢外骨骼康复机器人动力学模型建立的正确性以及结构设计的合理性。（4）针对下肢外骨骼康复机器人行走时出现的各种扰动因素而导致系统动态失稳的问题,本文分析传统ZMP稳定性判据的原理及其在单腿支撑相末期存在的局限性,提出一种基于ZMP稳定性单腿支撑摆动投影多边形稳定性判据方法。基于几何约束的步态规划分析并求解康复机器人步态特征参数及运动轨迹,通过鲸鱼优化算法优化康复机器人步态特征参数,提高下肢外骨骼康复机器人步态运动轨迹的稳定性和平顺性。针对上述步态规划方法不能完全直观且步态规划不连续的问题,提出一种基于LSTM神经网络的下肢外骨骼康复机器人循环步态规划方法,结合人体步态周期运动特征,验证循环步态规划的可行性与正确性。（5）针对下肢外骨骼康复机器人步态参考轨迹跟踪控制中存在患者下肢肌群扰动非线性及外骨骼行走的步态柔顺性问题,本文提出RBF神经网络的迭代学习控制方法和滑模控制方法,实现对康复机器人期望步态轨迹的高精度跟踪,使下肢外骨骼康复机器人各关节输出扭矩跟踪输入期望扭矩,达到康复训练的目的。应用Lyapunov方法证明外骨骼闭环系统的全局渐近稳定性问题。为进一步提高患者的安全性和康复训练的有效性,将三维动作捕捉系统与传感器信号相结合,建立适用于腿部痉挛期患者的下肢骨骼肌肉模型,规划适合患者的步态训练轨迹,保证康复训练的高效性和安全性。同时,针对下肢外骨骼康复机器人的主要性能展开膝踝关节训练实验、被动康复训练实验以及主动康复训练实验,综合评价下肢外骨骼康复机器人整体性能指标。